高精度地图在机场空侧管理工作中的应用研究

张海洋

（民航成都电子技术有限责任公司，成都611430）

1 引言

随着全球经济的快速发展和流动人口的增加， 航空成为现代社会中不可或缺的交通方式。 机场作为航空运输的重要枢纽，承载着大量的航班、旅客和货物流动。 机场的安全运行和高效管理对于保障航空器的顺利运行至关重要[1]。民航局于2019 年发布了《中国民航四型机场建设行动纲要（2020—2035年）》，提出了在机场建设中应落实“平安、绿色、智慧、人文”4个基本特征，其中，平安、智慧机场是推进“四型机场”建设的关键支撑和实施路径。 此外，交通运输部于2022 年发布了《运输机场运行安全管理规定》，以保障机场的安全运行，并强调了安全在机场运行中的重要地位[2]。

空侧的管理是机场管理中的重要部分。 但机场空侧管理工作面临一系列的挑战。 例如，飞行区业务种类繁多，作业精确度要求较高，管理协调工作复杂[3]；现行的调度流程缺乏综合的考虑和协调，导致决策不够科学和全面，造成资源浪费及飞机的滞留、延误，影响航班的准点率和运行效率；其次，机场地面车辆和设备的调度与管理也具有一定的复杂性；此外，随着机场的不断扩容和设备的增多，如何实时、准确地监控设备的位置和状态也成为一个亟待解决的问题[4]。

因此， 本研究评估高精度地图在提升机场运行效率和安全性方面的效果， 为机场空侧管理提供可行的解决方案和决策支持， 希望能为机场空侧管理工作的现代化和信息化进程提供有益的指导和借鉴。

2 高精度地图概述

高精度地图是一种以高精度地理数据为基础，提供准确、详细的地理信息的地图。 它通过使用各种测量技术和传感器获取、收集和处理地理信息，以实现地图的高精度化[5]。其总体架构如图1 所示。

1）基础数据层：可以实现CAD、BIM、倾斜摄影、激光点云等空间成果数据的统一纳管。

2）平台支撑层依托于机场私有云等进行建设，以及实现高精度地图数据汇聚、管理、浏览、服务共享能力的高精度地图服务引擎。

3）数据管理层是对纳管的基础数据、公共专题数据、机场通用、独有以及三维模型数据，基于统一的数据标准体系，建立高精度地图大数据库， 并基于数据管理体系， 提供数据汇聚、数据浏览、数据编辑、数据分析等时空数据管理功能。

4）共享服务层是通过对纳管的基础数据、公共专题数据、机场通用、 独有以及三维模型数据按照时空标准体系进行规整，基于时空数据管理能力与共享服务能力，对外部应用提供专题支撑服务，包括行业专题图、应用服务、二三维API 等，统一在线上进行服务发布、申请、审批、监控等流程，由共享服务门户统一集成， 基于机场总线为顶层可视化应用提供时空大数据服务。

3 机场与高精度地图

民航业在近年发展建设中离不开高精度地图的参与。 航空交通运输领域的本质其实是位移服务，因此，作为承载航空器起降运行的空侧区域，其管理最注重位置感知能力，同时由于民航具有安全要求高、业务种类多的特点，所以，在位置服务上需要精细化、专业化，机场的高精度地图服务包含资源整合、空间分析及路径导航等多种服务项，因此，成为民航领域持续发展所不可或缺的服务模块。

机场的高精度地图服务包含以下模块。

3.1 资源目录服务

机场高精度地图服务中所有资源按类型或专题以目录形式进行多维度展示，提供资源目录分类检索服务，用于通过便捷查找高精度地图服务资源服务清单得到业务应用系统所需的服务内容。

二三维电子地图服务： 提供二维电子地图加载显示和三维模型加载显示的服务，可用于其他应用系统调用显示二维/三维地图。

3.2 空间数据服务

涉及空间位置信息的机场内部应用、 外部单位应用或互联网接入应用需要访问和使用机场地理信息系统地理信息数据库的空间数据，作为其业务应用的一部分。

3.3 空间分析服务

提供基于GIS 空间分析服务， 包括点/ 线/ 面空间查询、距离量测、面积周长量测、缓冲区分析、周边查询、几何拓扑分析、叠加分析、网络分析、通视分析、可视域分析等。 结合其他应用的业务实现具体与空间相关的分析。

3.4 路径导航服务

提供基于机场室内外电子地图的导航路径规划及显示服务，支持跨楼、跨层路径导航。 可用于应用系统中实现对车辆及人员路径导航。

3.5 位置融合服务

能将通过调用高精度综合定位系统的位置服务获取的位置信息叠加到电子地图上， 为第三方应用系统提供地图位置融合服务。

第三方应用系统需要将高精度综合定位系统的位置服务叠加到电子地图上的地图位置融合服务， 实现基于位置可视化的业务应用。

4 高精度地图在空侧管理中的应用

4.1 设备设施以及资源管理

高精度地图应用于场内设备和资源的管理， 通过页面展示静态资源，如道面、停机区、助航设备、应急资源、管线等的位置和状态信息，实现可视化管理。 这有助于提高管理效率，保障资源安全，并优化设备和资源管理。

4.2 施工管理

利用高精度地图进行施工管理，可针对跑道、滑行道、机位等资源，采用闭环管理方法实现施工需求收集、计划编制、停航通知、进程管理等的可视化流程。 通过高精度地图平台的管理，能有效整合施工与运行，提升资源利用效率，优化工作流程，从而提升施工管理的效能。

4.3 机场环境管理

4.3.1 净空管理

高精度地图可以构建机场三维净空限制面模型， 将障碍物和净空限制面模型置于三维场景中， 对净空限制面与净空范围内的障碍物数据进行叠加评定分析， 辅助管理人员完成日常巡查、评定和审批管理，提高管理人员工作效率和净空监管水平[6]。 在巡检业务场景中，高精度地图可以基于大数据分析和人工智能技术叠加，通过卫星影像图，周期性观察、评定是否有障碍物出现，降低工作人员巡检工作压力，提高工作效率。

4.3.2 鸟情管理

鸟情管理借助于机场周边生态环境研究，利用多目相机、雷达、激光等技术，绘制机场鸟情活动平面图作为基础，并以高精度地图为核心搭建鸟情知识库。 通过叠加处置规则，实现鸟情管理的全过程闭环，包括“探、识、驱、放”。 管理人员可以根据鸟情活动平面图制订巡鸟和驱鸟计划， 依据计划执行工作，获取鸟情信息并对其进行分析、处理、评价[7]，从而有效提高鸟情管理的效果，控制鸟击风险[8]。

4.4 空侧业务管理

4.4.1 除冰雪管理

机场除冰雪管理主要工作包含除雪和除冰作业、 规划和调度、天气监测和预警、设备和物资管理、其他单位协调与沟通等[9]。 结合高精度地图和任务管理系统，对机场除雪车等机场特种车辆进行指挥调度，合理安排除冰作业的时间和资源，最大限度地减少对航班正常运行的影响。

4.4.2 拖飞机管理

拖飞机管理系统依托于高精度地图和车载定位终端，提供计划制订、预案管理、事项检查、任务监控和报警预警等功能，全面管理和监控机场拖飞机工作的安全运行。 系统可将这些地理数据以地图形式进行可视化展示，包括飞机停机位、滑行道、跑道、航线等信息[10]。 结合车载定位终端，可以在地图上实时监控机场牵引车的位置、速度、行驶轨迹等参数，以便对任务进行实时监控和管理。

4.5 空侧运行监控

高精度地图能够实时对航空器位置、 航路信息、 空域地图、天气信息、航班动态信息、区域管制等信息进行集合整理，为机场的运行决策提供有效支撑[11]。

结合北斗定位技术， 机场可以实时掌握航班进出港的位置、高度、速度等运行数据。 将航班的运行状态真实数字化还原，让机场人员清晰地了解航班的运行情况，并实现对空侧活动的车辆和人员进行全场景、全要素的一体化运行监控，实时监控空侧的运行情况，并进行全面的管理控制，确保空侧活动的顺利进行。

4.6 空侧安全管理

基于电子围界的绘制与车辆实时运行状态监控信息，系统对于车辆超速、逆行、越界、未按规定行车等实现实时报警提示，杜绝安全运行风险。

当涉及机场飞行区的网格化巡检流程时， 会结合高精度地图将飞行区域进行网格划分，制订巡检任务计划。 通过网格化巡检流程，机场飞行区域可以得到全面的监测和管理，及时发现和解决潜在问题，以确保航空运营的安全和顺畅。

4.7 空侧应急演练

机场利用高精度地图进行空侧应急演练， 在此基础上创建数字化、流程化的节点预案，与机场应急预案相对照。 当发生应急救援事件时，系统可以根据预案快速发布和填报信息，并监控各流程状态、车辆位置和天气等情况，从而提高应急处置效果的系统能力。

4.7.1 典型应用场景定制

使用高精度地图，可以根据机场的实际业务需求，对定制化的应急处置应用场景进行快速切换和启动。 这些场景可以包括劫机事件、飞机失火等情况。 系统会根据配置条件自动生成相应的场景配置，并在高精度地图的三维虚拟世界中呈现。

4.7.2 预案管理

面对机场区内外发生的应急事件， 可在高精度地图中进行预案增加、维护等操作，当需求下达时，可快速启动相应预案，选择相应的应用场景，在高精度地图三维场景中进行模拟演练。

4.7.3 多视角协同演练

高精度地图的三维虚拟场景支持不同机场角色的参与。为每个角色提供不同的视角， 使他们能够在自己的视角下选择合适的资源进行投放和管控。 这样，不同角色的操作可以在虚拟世界中实时融合呈现， 角色之间可以互相观察和感知彼此的操作，并做出相应的协调和响应。

4.8 空侧运行推演

通过与高精度地图的结合， 机场可根据机场飞机运行规则（飞机计划制订、跑道分配规则、机位分配规则、最优滑行路线）对运行态势进行模拟推算并出具报告，并根据模拟结果对经济、旅客服务、靠桥率等指标进行优化，实现资源合理分配，保障飞机运行， 对滑行路径和需要投入特种车等资源的数量进行优化建议。

5 结语

本文基于高精度地图的服务特点和机场空侧各项业务探究了高精度地图在空侧管理中的应用可行性及应用方法，详细介绍了包括设备设施以及资源管理、施工管理、空侧业务管理、运行监控、安全管理、应急演练等八大类空侧管理相关业务， 为保障空侧作业安全与提升空侧管理运行效率提供可行性依据。